dz_prokat

Необходимо получить партию (250000шт.) заготовок для производства стальных валков блюмингов. Масса исходных слитков 2т., общий объём 1000мм³.

1-й этап.

Прокатка – один из наиболее распространенных видов обработки металлов давлением, который обычно применяется на металлургических заводах. Прокаткой получают более 90% всех изделий из стали и около 55% всех изделий из цветных металлов.

Сущность процесса прокатки заключается в пропускании металла в зазор между вращающимися валками. При этом зазор между валками должен быть меньше толщины обрабатываемой заготовки. Валки, осуществляя деформирование, одновременно осуществляют подачу металла.

Блюминг – прокатка, конечным продуктом которой является блюм (иногда сляб) – полупродукт, предназначенный для дальнейшей прокатки. Сечение блюма – квадрат или близкое к нему сечение; сечение сляба – прямоугольник с отношением ширины к толщине 3–12.

Валки бывают гладкие, которые применяются при прокатке листов, лент; ступенчатые – для прокатки полосовой и обручной стали и ручьевые – для получения сортового проката. В блюминге применяются гладкие валки (см. рис. 1).

Итак, валок – это цилиндрическая деталь с переменным диаметром

Выделяют три основных способа прокатки: продольная, поперечная, поперечно-винтовая.

Для получения тел вращения применяют поперечно - винтовую и поперечную прокатку. При поперечной и поперечно-винтовой прокатке валки вращаются в одну сторону. Вращательное движение получает также заготовка, которая деформируется в поперечном направлении, находясь между валками. При поперечно – винтовой прокатке благодаря расположению валков под углом друг к другу прокатываемый металл, кроме вращательного, получает еще и поступательное движение.

Методы обработки металлов давлением можно классифицировать по схеме технологического процесса.

Технологический процесс получения готового продукта из слитков включает не только процесс прокатки, но и ряд операций, совершающихся до и после него.

В современной практике металлургического производства применяют два метода разливки жидкого металла в слитки: периодический и непрерывный. При первом методе жидкий металл разливают в отдельно стоящие изложницы, при втором методе жидкий металл заливают в водоохлаждаемый кристаллизатор установок непрерывной заливки. При выходе из кристаллизатора образующийся слиток проходит зону вторичного охлаждения.

Процесс производства в прокатном цехе завода в общем случае разделяют на две основные стадии: 1. Получение полупродукта (блюмов, слябов и заготовок) из слитка;

2. Получение готовых изделий из полупродуктов.

Прокатные станы классифицируют по различным признакам: по назначению, по конструкции, по взаимному расположению основных элементов и т.д.

В блюмингах, слябингах и толстолистовых станах применяют дуо реверсивные. Это клети с периодическим изменением направления вращения валиков, в которых прокатываемый металл проходит через валки вперед и назад несколько раз.

Сортаментом прокатного стана называется совокупность профилей (по форме поперечного сечения) и их размеров, которые можно получить прокаткой на данном стане. В нашей стране почти все изделия, изготовляемые прокаткой, стандартизованы ГОСТ.

Все прокатные изделия в зависимости от их формы можно разделить на четыре основные группы:

1. Сортовую сталь;

2. Листовую сталь;

3. Трубы;

4. Специальные виды проката.

В зависимости от назначения сортовую сталь можно разделить на две группы:

1. Профили общего назначения;

2. Профили специального назначения.

К профилям массового потребления относят круглую, квадратную и полосовую сталь, угловую сталь, швеллеры, двутавровые балки и т.д.

Исходным материалом при прокатке различных профилей являются слитки и заготовки большей частью квадратного или прямоугольного сечения. Размер этого сечения принимают значительно больше окончательно готового профиля и поэтому, как правило, последний почти никогда не удается получить сразу в один проход между валками. Поэтому прокатку проводят в несколько проходов. В каждом проходе площадь сечения прокатываемого металла уменьшается, при этом форма и размеры ее постепенно приближаются к требуемому профилю.

Прокатку сортового металла осуществляют в калиброванных или ручьевых валках (валках, на рабочей поверхности которых сделаны углубления – ручьи, соответственно форме прокатываемого изделия). Калибр – просвет, образованный между двумя этими углублениями, сделанными на обоих валках, совместно с зазором между валками. Калибровка профиля – система последовательно расположенных калибров, обеспечивающая получение готового продукта заданных размеров.

Виды калибров можно разделить на четыре основных типа:

1. Обжимные (вытяжные) калибры, предназначенные для уменьшения площади сечения прокатываемого металла;

2. Черновые или подготовительные калибры, в которых наряду с дальнейшим уменьшением площади сечения полосы осуществляется грубая обработка профиля с постепенным приближением его размеров и формы к конечному сечению;

3. Предотделочные или предчистовые калибры, предшествующие чистовым;

4. Отделочные или чистовые калибры, придаюющие профилю окончательный вид.

Исходным продуктом прокатного производства являются слитки различной формы, размеров и массы. Из слитков получают полупродукт в виде блюмов, слябов и заготовок, которые служат исходным продуктом для получения в следующем переделе готовой продукции: рельсов, балок, сортовых профилей и т.д.

В последнее время для получения литых блюмов и слябов все более широкое применение находят различные установки непрерывной разливки стали (УНРС).

Для прокатки блюмов и заготовок применяют блюминги, обжимные станы, непрерывные и линейные заготовочные и суточные станы.

Блюминг – высокопроизводительный мощный прокатный обжимной стан, специально предназначенный для обжатия стальных слитков в блюмы.

При изготовлении заготовок деталей круглых изделий с переменным по длине диаметром обычными способами – токарной обработкой или штамповкой – возникают большие потери металла (до 25 – 35%) в стружку или на заусенцы, и в то же время эти способы являются малопроизводительными.

На трёхвалковых станах можно получать прокат, имеющий любую форму, состоящую из соосно расположенных цилиндрических, конических, сферических или других поверхностей вращения. Трёхвалковые станы имеют сравнительно малые установочные мощности, занимают меньше производственной площади, проще в эксплуатации и при ремонте.

По сравнению с другими способами получения аналогичных деталей поперечно-винтовая прокатка имеет следующие преимущества:

экономия металла до 15 – 30%;

возможность полной механизации и автоматизации процесса получения заготовок, начиная от загрузки заготовок в приёмную часть нагревательного устройства до получения готового периодического проката;

переход от одного профиля заготовки к другому без замены валков, только за счёт смены копира или программы (это позволяет прокатывать широкий сортамент заготовок при малом парке инструмента);

простота в переналадке стана к выпуску нового типоразмера проката (это даёт возможность использовать способ для получения заготовок в условиях мелкосерийного производства);

низкая стоимость и малый расход энергии при изготовлении деталей по сравнению со штамповкой.

Наиболее целесообразным способом получения заготовок для таких деталей является поперечно-винтовая прокатка на трёхвалковых станках. Этот способ заключается в том, что три приводных валка 1 вращают заготовку 2, которая принудительно перемещается в осевом направлении со значительным натяжением, создаваемымнатяжным устройством через свободно вращающийся патрон 3, захватывающий передний конец заготовки. Во время прокатки валки сближаются и разводятся на требуемый размер гидравлической следящей системой в соответствии с заданным профилем сменной копировальной линейки или путём числового программного управления по заранее заданной программе.

На рисунке приведена схема для поперечной прокатки периодических профилей. Этот стан имеет следящее устройство: щуп 1, который скользит по копировальной линейке 2, жёстко связанной с кареткой 3 натяжного устройства. В зависимости от профиля контрольной линейки 2 рабочие валки 4 по мере её движения сближаются или расходятся, изменяя соответственно диаметр обрабатываемой продукции.